一种球形轻量化壁板成形方法技术

本发明专利技术提供了一种球形轻量化壁板成形方法，属于承力结构成形工艺技术领域。本发明专利技术实施例提供的球形轻量化壁板成形方法，通过利用预成形模具按照预设成形路径对平板展开料进行单点渐进模压预成形，通过采用柔性板施加背压辅助成形，在刚性模具中形成非等静压场，进而在平板展开料不同区域产生不同的压力分布，有效地对板材的变形进行控制，提高板材的成形性能，避免成形过程中板料发生皱曲，提高成形质量。

A spherical lightweight panel forming method

The invention provides a spherical lightweight panel forming method, which belongs to the technical field of bearing structure forming technology. A method of forming a spherical lightweight wall panel provided by the present invention is made by using a preformed die in accordance with a preset forming path for a single point progressive die pressing preforming, and a non isostatic pressure field is formed in a rigid die by applying a back pressure of a flexible plate to form a non isostatic pressure field in a rigid die, and then produced in different areas of the plate unfolded material. Different pressure distribution can effectively control the deformation of the plate, improve the forming performance of the sheet, avoid wrinkling in the forming process, and improve the forming quality.

【技术实现步骤摘要】
一种球形轻量化壁板成形方法
本专利技术涉及一种复杂铝合金带法兰网格筋球形轻量化壁板成形工艺方法，属于承力结构成形工艺

技术介绍
铝合金带法兰网格筋球形轻量化壁板属于航天领域大型轻量化整体壁板结构，具有明显的减重功效，可使结构重量减少10％～30％。铝合金带法兰网格筋球形轻量化壁板是建立有人值守的长寿命空间站的核心结构，该结构是目前空间站中广泛采用的大型薄壁球形蒙皮密封结构的升级和超越。相对于大型薄壁球形蒙皮密封结构，铝合金带法兰网格筋球形轻量化壁板在大大提高了舱体结构的强度和刚度的同时，还提高了舱体结构的密封性能和抗疲劳性能。目前，通常通过两个刚性模具对从展开料两侧进行压弯，得到球形壁板，由该方法制的的壁板边缘起皱严重，不利于壁板的焊接连接，无法满足使用要求。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题是：提供一种球形轻量化壁板成形方法，以避免成形过程中板料发生皱曲，提高成形质量。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用如下技术方案：一种球形轻量化壁板成形方法，包括以下步骤：步骤1、制作预成形模具和整体曲面模具，所述预成形模具包括适配的凸模和凹模，所述凸模为球冠型面凸起结构，所述凹模为球冠型面凹槽，所述凹模和凸模的曲率半径均小于球形轻量化壁板设计曲率半径，所述整体曲面模具的曲率半径与所述球形轻量化壁板设计曲率半径一致，球冠高不低于所述球形轻量化壁板的设计球冠高；步骤2、对平板展开料进行等强处理、并至少在所述平板展开料的下表面覆一层柔性板，得到待成形组件；步骤3、采用所述凹模与所述凸模配合，按照预设路径对所述待成形组件进行单点渐进模压预成形，得到预成形后的组件；步骤4、采用所述整体曲面模具对所述预成形后的组件进行模压成形，得到成形组件；步骤5、去除所述成形组件中的柔性板及等强处理填料，消除应力后，得到球形轻量化壁板。在一可选实施例中，所述预成形模具包括至少两个所述凹模，且所述至少两个凹模的球冠高各不相同，步骤3中所述的单点渐进模压预成形次数与所述凹模数量匹配，且按照所述凹模的球冠高由小到大的顺序依次选择所述凹模，用选择的所述凹模与所述凸模配合进行各次单点渐进模压预成形。在一可选实施例中，所述凸模的曲率半径为所述球形轻量化壁板的设计曲率半径的50％-90％，球冠高为所述球形轻量化壁板的设计球冠高的10％-20％。在一可选实施例中，将所述至少两个凹模按照球冠高由低到高的顺序排列，相邻两个所述凹模之间的球冠高差不大于第一个所述凹模的球冠高。在一可选实施例中，所述第一个凹模的球冠高比所述凸模球冠高高2％-5％。在一可选实施例中，所述柔性板为橡胶板；厚度为2mm-30mm。在一可选实施例中，所述平板展开料具有网格结构，步骤2所述的等强处理包括，在所述平板展开料的网格空间内填充聚氨酯橡胶。在一可选实施例中，步骤3中所述预设路径包括嵌套设置的多条回环路线，各所述回环路线由多个模压点构成。在一可选实施例中，步骤5所述的消除应力，包括：在320±50℃下，保温时间为1-1.5小时。在一可选实施例中，所述平板展开料为铝合金、镁合金或钢材质。本专利技术与现有技术相比有益效果为：本专利技术实施例提供的球形轻量化壁板成形方法，通过利用预成形模具按照预设成形路径对平板展开料进行单点渐进模压预成形，通过采用柔性板施加背压辅助成形，在刚性模具中形成非等静压场，进而在平板展开料不同区域产生不同的压力分布，有效地对板材的变形进行控制，提高板材的成形性能，避免成形过程中板料发生皱曲，提高成形质量。附图说明图1为本专利技术一具体实施例提供的平板展开料结构示意图；图2为本专利技术一具体实施例提供的预成形模具与待成形组件成形前装配示意图；图3为本专利技术一具体实施例提供的进行第二次预成形时各部件装配示意图；图4为本专利技术一具体实施例提供的单点渐进模压预成形路径示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。本专利技术实施例提供了一种球形轻量化壁板成形方法，包括以下步骤：步骤1、制作预成形模具和整体曲面模具，所述预成形模具包括适配的凸模和凹模，所述凸模为球冠型面凸起结构，所述凹模为球冠型面凹槽，所述凹模和凸模的曲率半径均小于球形轻量化壁板设计曲率半径，所述整体曲面模具的曲率半径与所述球形轻量化壁板设计曲率半径一致，球冠高不低于所述球形轻量化壁板的设计球冠高；本专利技术实施例中，可以根据球形轻量化壁板的设计球形曲面，充分考虑板料回弹量以及所选材料性能、结构、尺寸，经过理论计算和数值仿真，得出合理的预成形模具型面曲率半径；还可以根据工艺试验验证结果，对模具型面进行修正，直至满足设计模型要求；整体曲面模具型面的确定过程为：根据设计三维模型，充分考虑工艺余量和装夹需要，设计等曲率模压整体曲面模具；具体地，本专利技术实施例中优选所述凹模和凸模的曲率半径一致；所述球形轻量化壁板平板展开外形可以是直线边与曲线边交替的非规则六边形、花瓣形、圆形等成形后可以拼焊成球形的任何形状；网格可以是三角形、平行四边形等能形成网格的形状；法兰的位置及大小可以根据设计需求进行任意布置；所述同一球形壁板零件优选同一网格形状；步骤2、对平板展开料进行等强处理、并至少在所述平板展开料的下表面覆一层柔性板，得到待成形组件；具体地，在一可选实施例中，还可以在所述平板展开料的上、下表面各覆一层柔性板，以在球形轻量化壁板上下两面同时施加背压和正压本专利技术不做限定；步骤3、采用所述凹模与所述凸模配合，按照预设路径对所述待成形组件进行单点渐进模压预成形，得到预成形后的组件；步骤4、采用所述整体曲面模具对所述预成形后的组件进行模压成形，得到成形组件；步骤5、去除所述成形组件中的柔性板及等强处理填料，消除应力后，得到球形轻量化壁板。本专利技术实施例提供的球形轻量化壁板成形方法，通过利用预成形模具按照预设成形路径对平板展开料进行单点渐进模压预成形，通过采用柔性板施加背压辅助成形，在刚性模具中形成非等静压场，进而在平板展开料不同区域产生不同的压力分布，有效地对板材的变形进行控制，提高板材的成形性能，避免成形过程中板料发生皱曲，提高成形质量。在一可选实施例中，所述预成形模具包括至少两个所述凹模，且所述至少两个凹模的球冠高各不相同，步骤3中所述的单点渐进模压预成形进行多次，且预压成形次数与所述凹模数量匹配，按照所述凹模的球冠高由小到大的顺序依次选择所述凹模，用选择的所述凹模与所述凸模配合进行各次单点渐进模压预成形，例如，先选用球冠高最低的凹模与凸模配合按照预设路径进行第一次模压预成形，然后选用球冠高第二低的凹模与凸模配合按照预设路径进行第二次模压预成形，依此类推。通过依次增加预成形模具凹模球冠高，按预设成形路径，重复实施逐点逐圈单点渐进模压预成形，不断增加球形轻量化壁板预成形量，进一步提高了成形质量。在一可选实施例中，所述凸模的曲率半径为所述球形轻量化壁板的设计曲率半径的50％-90％，球冠高为所述球形轻量化壁板的设计球冠高的10％-20％，以进一步保证预成形时板料不发生皱曲，进一步提高成形质量。在一可选实施例中，将所述至少两个凹模按照球冠高由低到高的顺序排列，相邻两个所述凹模之间的球冠高差不大于第一个所述凹模的球冠高，优选等于第一所述凹模的球冠高，保证每次单点渐进模压预成形的变形量适宜，进一步提高成形质量。在一可选实施例中，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种球形轻量化壁板成形方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、制作预成形模具和整体曲面模具，所述预成形模具包括适配的凸模和凹模，所述凸模为球冠型面凸起结构，所述凹模为球冠型面凹槽，所述凹模和凸模的曲率半径均小于球形轻量化壁板设计曲率半径，所述整体曲面模具的曲率半径与所述球形轻量化壁板设计曲率半径一致，球冠高不低于所述球形轻量化壁板的设计球冠高；步骤2、对平板展开料进行等强处理、并至少在所述平板展开料的下表面覆一层柔性板，得到待成形组件；步骤3、采用所述凹模与所述凸模配合，按照预设路径对所述待成形组件进行单点渐进模压预成形，得到预成形后的组件；步骤4、采用所述整体曲面模具对所述预成形后的组件进行模压成形，得到成形组件；步骤5、去除所述成形组件中的柔性板及等强处理填料，消除应力后，得到球形轻量化壁板。

【技术特征摘要】
1.一种球形轻量化壁板成形方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、制作预成形模具和整体曲面模具，所述预成形模具包括适配的凸模和凹模，所述凸模为球冠型面凸起结构，所述凹模为球冠型面凹槽，所述凹模和凸模的曲率半径均小于球形轻量化壁板设计曲率半径，所述整体曲面模具的曲率半径与所述球形轻量化壁板设计曲率半径一致，球冠高不低于所述球形轻量化壁板的设计球冠高；步骤2、对平板展开料进行等强处理、并至少在所述平板展开料的下表面覆一层柔性板，得到待成形组件；步骤3、采用所述凹模与所述凸模配合，按照预设路径对所述待成形组件进行单点渐进模压预成形，得到预成形后的组件；步骤4、采用所述整体曲面模具对所述预成形后的组件进行模压成形，得到成形组件；步骤5、去除所述成形组件中的柔性板及等强处理填料，消除应力后，得到球形轻量化壁板。2.根据权利要求1所述的球形轻量化壁板成形方法，其特征在于，所述预成形模具包括至少两个所述凹模，且所述至少两个凹模的球冠高各不相同，步骤3中所述的单点渐进模压预成形次数与所述凹模数量匹配，且按照所述凹模的球冠高由小到大的顺序依次选择所述凹模，用选择的所述凹模与所述凸模配合进行各次单点渐进模压预成形。3.根据权利要求1或2所述的球形轻量化壁板成形方...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵长喜，李彩玲，崔超，沈晓宇，张玉良，王博，仉恒毅，韩建超，林小青，姜坤，胡黎明，王哲，刘鑫，唐小飞，
申请(专利权)人：北京卫星制造厂，
类型：发明
国别省市：北京,11